水下復雜聲源輻射聲功率的混響法測量技術研究.pdf

1、水下運動目標的聲學特性是水聲學的重要研究內容，且水下運動目標大多都結構復雜，包括各種類型的聲源，如機械、水動力及螺旋槳聲源等。水下復雜聲源的聲學特性包括聲功率、指向性及頻譜特性等。在海洋環(huán)境下，由于不太容易修正海底及海面反射的影響，因此準確測量水下復雜聲源的輻射聲功率及頻譜特性是很困難的，更無法實現(xiàn)噪聲源分離。混響法是建筑聲學中常用的測量聲源輻射聲功率的方法，國際上已建立了相應標準；混響法在水下應用較少，主要是因為一般水池壁面的反射系數(shù)

2、低，較難形成理想混響場。本文主要研究非理想混響場條件下(非消聲水池中)水下復雜聲源輻射聲功率的混響法測量技術，通過理論分析，實驗驗證等證明在非理想混響場條件下采用混響法也可以較準確地測量水下復雜聲源的輻射聲功率。
　　 本文首先分析非剛性壁面矩形非消聲水池中的聲場特性，采用格林函數(shù)法推導出指向性聲源在非消聲水池離聲源較遠區(qū)域(混響控制區(qū))空間平均均方聲壓與聲源輻射聲功率的關系，同時對聲源的疊加性進行了驗證，建立了水下復雜聲源的混

3、響法理論公式；針對低頻聲源測量的邊界影響問題，擴展了Waterhouse校正并提出不同邊界的統(tǒng)計平均校正，解決了混響場中水下低頻聲源的測量問題。其次，研究了空間平均測量技術，研究了是否空間平均、空間平均不同方式及聲源是否平均對聲源輻射聲功率測量結果的影響。再次，在非消聲水池中對水下復雜聲源進行實驗研究，測量了球型等標準聲源的輻射聲功率；測量了兩相干球(同相位及反相位)與活塞型聲源等指向性聲源的輻射聲功率。實驗研究了不同尺度非消聲水池的尺

4、度效應特性。最后，對水下聲源輻射聲功率測量的不確定度進行了分析。測量及研究結果表明：空間平均范圍越大效果越好，若同時對源進行空間平均效果更好；采用混響法測量的標準球型聲源的輻射聲功率與自由場測量結果之間相差不超過1dB；玻璃水箱(軟邊界)中聲源低頻段基于統(tǒng)計平均校正而得到的輻射聲功率與自由場測量結果相差不超過1dB；兩相干球型聲源(同相位及反相位)的輻射聲功率測量結果與理論值相差不超過1dB，活塞型聲源的輻射聲功率測量結果與自由場測量結

5、果基本一致；兩個小球同時工作的輻射聲功率正好是每個小球單獨工作的輻射聲功率之和；非消聲水池越大，測量的空間平均聲壓級、信噪比及Schroeder截止頻率越低；水下聲源輻射聲功率測量的A類不確定度不超過1.5dB。
　　 為測量流激水下翼型結構的流噪聲，提出了一種混響箱測量方法。在重力式水洞中搭建了一套實驗測量系統(tǒng)，利用混響箱法測量了水下翼型結構模型的輻射聲功率。在此基礎上研究了流速對其輻射聲功率的影響。結果表明：在水洞環(huán)境下，采